CN113056721B - 输入装置 - Google Patents

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Abstract

输入装置在操作者使手指等操作体接近或接触操作面时，不管接触面积的大小如何都能够正确地检测绝对的位置信息，在这样的输入装置中，多个第3电极列配置在操作面的法线方向上比多个第2电极列更靠近操作面的位置，在沿着法线方向观察时，第2电极列具有从对应的第3电极列超出而能够看到的部分，将操作体的操作所引起的多个第1电极列与多个第3电极列之间的静电电容的变化量设为ΔC1，将操作体的操作所引起的多个第1电极列与多个第2电极列之间的静电电容的变化量设为ΔC2，基于变化量ΔC1与变化量ΔC2的比率ΔC1/ΔC2来算出相对于操作面的操作体的所述法线方向的位置。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及在操作者使手指等操作体接近或接触操作面时能够正确地检测其位置信息的输入装置。
背景技术
在专利文献1中记载的静电电容型输入装置中，将位于两端的电极部设定成探测电极部，在它们的内侧设定接地电极部，进而将中央的多个电极部设定成驱动探测部。能够通过两端的探测电极部的输出差求取手指的坐标位置，能够根据输出和求取垂直距离。若手指的垂直距离变得比第1阈值短，则切换成探测电极部的间隔变短，进而，若手指接近，则设定触摸探测模式。
在专利文献2中记载的静电电容式三维传感器具备：具有图案状的导电膜的薄片状的第1电极体；具备图案状的导电膜的薄片状的第2电极体；和配置于第1电极体与第2电极体之间的易变形体。易变形体具备：弹性层用基材薄片；和设于弹性层用基材薄片的1个面的弹性层。由于若施加手指所引起的按压力，易变形体就压缩变形，因此第1电极体与第2电极体的距离变短，通过检测由此引起的静电电容的变化，能够求取按压量。
专利文献3的设备具备：检测面；具备测定电极的至少1个电容传感器；接近测定电极而配置的导电材料的保护外壳；和用于对从电容传感器发出的信号进行处理的电子单元。在该结构中，能够基于电容传感器的测定值来检测物体接近时的距物体的距离、物体与检测面之间的物理的接触、以及物体所引起压低。
专利文献4记载的静电电容耦合方式触控面板具备：第1透明基板；与其对置的第2透明基板；和设于第1透明基板上、检测位置坐标的多个坐标电极。在第2透明基板与上述多个坐标电极绝缘地设置浮置电极，在多个坐标电极与浮置电极之间具备气体层和间隔厚控制突起图案。由此，在用树脂制的笔、绝缘物进行触摸时，由于触摸负载而浮置电极被按下，从而浮置电极与坐标电极接近，因此它们之间的静电电容发生变化，由此能够检测触摸的位置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2015-166921号公报
专利文献2：JP特开2016-091149号公报
专利文献3：JP特开2018-005932号公报
专利文献4：JP特开2013-140635号公报
发明内容
发明要解决的课题
但在专利文献1～4中记载的静电电容式的输入装置中，虽然能够检测相对于操作面的手指等操作体的位置，但例如在手指的情况下，根据操作者而形状、大小不同，进而，根据接触压等，而对操作面的接触面积不同。为此，即使手指接触相同位置，也会根据接触面积的大小而检测到的静电电容不同，有在专利文献1～3的高度位置的检测中得不到相同检测结果的问题。为此，即使能够进行相对的面内位置检测，也难以进行除去接触面积的影响的绝对的高度位置检测。此外，至于专利文献4的输入装置，本来就不能够进行高度位置检测。
为此，本发明目的在于，提供一种输入装置，在操作者使手指等操作体接近或接触操作面时，不管接触面积的大小如何都能够正确地检测相对于操作面的法线方向的绝对的位置信息。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的输入装置具备进行基于操作体的操作的操作面，特征在于，上述操作面具有第1方向和与第1方向交叉的第2方向，输入装置具备：分别沿着第1方向延伸且相互空开间隔而配置的多个第1电极列；沿着第2方向分别延伸且相互空开间隔而配置的多个第2电极列；和分别沿着第2方向延伸且相互空开间隔而配置的多个第3电极列，在操作面的法线方向上，多个第3电极列配置在比多个第2电极列更靠近操作面的位置，在沿着法线方向观察时，第2电极列具有从对应的第3电极列超出而能够看到的部分，在将多个第1电极列设定成驱动电极时，将多个第2电极列以及多个第3电极列分别设定成接收电极，在将多个第1电极列设定成接收电极时，将多个第2电极列以及多个第3电极列分别设定成驱动电极，将操作体的操作所引起的多个第1电极列与多个第3电极列之间的静电电容的变化量设为ΔC1，将操作体的操作所引起的多个第1电极列与多个第2电极列之间的静电电容的变化量设为ΔC2，基于变化量ΔC1与变化量ΔC2的比率ΔC1/ΔC2来算出相对于操作面的操作体的所述法线方向的位置。
由此，在操作者使手指等操作体接近或接触操作面时，不管接触面积(或向操作面的投影面积)的大小如何，都能够正确地检测操作面的法线方向的绝对的位置信息，能够提供检测精度高、能够防止误动作、不动作的输入装置。在向操作面的接触中还包含使操作面位移或变形的按压操作，在按压操作的情况下，也是不管其按压面积的大小如何，都能够高精度检测操作面的法线方向的绝对的位置信息。
在以下的说明中，在接触面积中包含使操作体接近时的向操作面的投影面积、进行按压操作时的按压面积。
在本发明的输入装置中，优选地，操作体相对于操作面的距离越小，上述比率ΔC1/ΔC2取越小的值。
通过设定成相对于操作面与操作体之间的距离而比率ΔC1/ΔC2大致成正比，抑制了向操作面的接触面积的大小的影响，从而能够精度良好地检测操作面的法线方向的位置信息。
在本发明的输入装置中，优选地，在法线方向上，多个第2电极列配置在比多个第3电极列更靠近多个第1电极列的位置。
由此，能够提高相对于操作面的法线方向的操作体的高度位置的检测灵敏度。
在本发明的输入装置中，优选地，多个第2电极列和多个第3电极列在第1方向上的配置间距相互相同。
由此，能够确保上述比率ΔC1/ΔC2相对于操作面与操作体之间的距离的大致正比关系，能够进行抑制了向操作面的接触面积的大小的影响的高精度的操作面的法线方向的位置信息检测。
在本发明的输入装置中，优选地，在第1方向上，第2电极列的重心和第3电极列的重心一致。
由此，在沿着法线方向观察时，能够面对第2电极列和第3电极列两方，在这些电极列的各自与操作体之间确实地进行静电电容的耦合。因而，由于对第2电极列和第3电极列分别产生静电电容的变化量ΔC1、ΔC2，因此能够实现不仅能够基于比率ΔC1/ΔC2进行高精度的操作面的法线方向的位置检测、还抑制了误检测、不检测的产生的可靠性高的输入装置。
在本发明的输入装置中，优选地，在法线方向上，在比多个第3电极列更靠操作面侧形成弹性变形层。
由此，能够实现进行按压操作时的操作体与第3电极列的距离微小变化、能够检测该变化量的结构。此外，在将弹性变形层配置于表面的情况下，能够在弹性变形层消耗的情况下容易地进行交换。
在本发明的输入装置中，优选地，在法线方向上，在多个第3电极列与多个第2电极列之间形成弹性变形层。
由此，能够实现第2电极列与第3电极列的距离会发生变化的结构，能够检测按压操作所引起的距离的变化量。
在本发明的输入装置中，优选地，在对操作面进行基于操作体的按压操作时，对操作体算出法线方向上的距操作面的高度位置以及操作面的面方向上的位置。
由此，能够提供能够检测按压位置的输入装置。
在本发明的输入装置中，优选地，对与操作面分开的操作体算出法线方向上的距操作面的高度位置以及在操作面中对应的位置。
由此，不仅能够进行接触操作面而进行的操作的检测，还能够进行未接触操作面的状态下的操作体的动作的检测、按压操作时的检测。
在本发明的输入装置中，优选地，基于多个第1电极列与多个第2电极列之间的静电电容来检测操作面的面内位置。
由此，由于能够同时进行操作面内方向的位置检测和与操作面的距离的检测，因此对未与操作面接触的状态、正接触操作操作面的状态、以及正进行按压操作的状态的哪一者都能够进行三维的位置检测。
发明的效果
根据本发明，在操作者使手指等操作体接近或接触操作面时，不管接触面积的大小如何都能够正确地检测相对于操作面的法线方向的绝对的位置信息。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的静电电容式输入装置中的静电电容式传感器部和多个第3电极列的结构的俯视图。
图2是图1的II部分的放大图。
图3是表示第1实施方式所涉及的静电电容式输入装置的结构的截面图，是在图1的III-III’线的位置切断并从箭头方向观察的截面图。
图4是第1实施方式所涉及的静电电容式输入装置的功能框图。
图5的(a)是表示相对于第3电极列的上表面的操作体的高度与静电电容的变化量的关系的图表，(b)是表示相对于第3电极列的上表面的操作体的高度与静电电容的变化量的比率的关系的图表。
图6是表示将变形例1中的第3电极列运用于第1实施方式的静电电容式传感器部的示例的俯视图。
图7是表示将变形例2中的第3电极列运用于第1实施方式的静电电容式传感器部的示例的俯视图。
图8是表示第2实施方式所涉及的静电电容式输入装置的结构的截面图。
图9的(a)是表示相对于第3电极列的上表面的操作体的高度与静电电容的变化量的关系的图表，(b)是表示相对于第3电极列的上表面的操作体的高度与静电电容的变化量的比率的关系的图表。
具体实施方式
以下，参考附图来详细说明本发明的实施方式所涉及的输入装置。在以下的实施方式中，对运用到具备形成于平面基材的静电电容式传感器部的触控面板的情况进行说明，但本发明的输入装置并不限定于此，例如还能够运用于具备曲面型的静电电容式传感器部的输入装置、车辆的仪表板等配置于驾驶席周边的装置等。
<第1实施方式>
图1是表示第1实施方式的静电电容式输入装置10中的静电电容式传感器部20和第3电极列L31～L36的结构的俯视图。在图1中，进一步在静电电容式传感器部20上重叠第3电极列L31～L36来示出配置关系。另外，在图1中，省略弹性保护层31、3个粘接层32a～32c以及基材20a、面板主体33、和向第3电极列L31～L36的布线的图示。图2是图1的II部分的放大图。图3是表示静电电容式输入装置10的结构的截面图，是在图1的III-III'线的位置切断并从箭头方向观察的截面图。图4是第1实施方式的静电电容式输入装置10的功能框图。图5的(a)是表示相对于第3电极列L31～L36的上表面的操作体的高度(横轴)与静电电容的变化量(纵轴)的关系的图表，(b)是表示相对于第3电极列L31～L36的上表面的操作体的高度(横轴)与静电电容的变化量的比率(纵轴)的关系的图表。
在图1～图3中，作为基准坐标而示出X-Y-Z坐标。Z1-Z2方向是静电电容式输入装置10的厚度方向(上下方向)，XY平面是与Z1-Z2方向垂直的平面。X1-X2方向和Y1-Y2方向在XY平面相互交叉，成为直角。在以下的说明中，将沿着Z1-Z2方向从Z1侧观察Z2侧的状态称作俯视观察，将俯视观察下的形状叙述为平面形状。俯视观察成为沿着弹性保护层31的上表面31a(操作面)的法线方向观察的状态。作为操作面的弹性保护层31的上表面31a在其面内具有作为第1方向的Y1-Y2方向和作为第2方向的X1-X2方向。在以下的说明中，说明将Z1-Z2方向设为上下方向来配置装置的情况，但该输入装置还能够以这以外的姿态使用。
如图3所示，静电电容式输入装置10具有检测输入位置信息的静电电容式传感器部20、面板主体33、形成于基材20a上的第3电极列L31～L36和弹性保护层31而构成。面板主体33、基材20a、第3电极列L31～L36和弹性保护层31从静电电容式传感器部20侧向输入操作侧(图3的Z1方向)依次配置。弹性保护层31和第3电极列L31～L36隔着第1粘接层32a而贴合，基材20a和面板主体33隔着第2粘接层32b而贴合，进而，面板主体33和静电电容式传感器部20隔着第3粘接层32c而贴合。
作为3个粘接层32a、32b、32c，例如使用光学粘接剂(OCA)，或通过IML(In-moldLamination，模内叠层)、IMD(In-mold Decoration，模内装饰)形成。
静电电容式传感器部20具备：(1)基材20b；和(2)形成于基材20b上的第1电极列L11～L15、第2电极列L21～L26、桥接部24、连接部25、布线26以及端子部27。
(弹性保护层31)
弹性保护层31(弹性变形层)形成俯视观察下覆盖静电电容式传感器部20那样的矩形而形成，上表面31a成为静电电容式输入装置10的操作面。在该操作面，进行基于操作者的手指、手等操作体的操作。弹性保护层31(弹性变形层)配置在比第1电极列L11～L15以及第2电极列L21～L26更靠操作面侧且比第3电极列L31～L36更靠操作面侧。
作为操作体，有操作者的手指、手、静电电容式输入装置对应的手写笔、触控笔等。在将输入装置运用于车辆的情况下，例如能够在操作车辆的方向盘设置输入装置，该情况下的操作体成为握住方向盘的驾驶者的手，能够通过输入装置检测驾驶者正以何种程度的强度握住方向盘的哪个位置。此外，在将输入装置设于车辆的座席的座面、靠背部的情况下，操作体成为就坐者的后背、腰以及脚，从而能够探测就坐者的就坐稳定性等身体状态。
弹性保护层31用在基于操作体的操作中被施加上下方向的力时能够弹性变形的非导电性的材料构成。作为这样的材料，例如能够举出硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸相交、氟橡胶。弹性保护层31的弹性、厚度、光透过性、色、其他性质能够对应于静电电容式输入装置10的规格适宜选择。
也可以对应于静电电容式输入装置10的规格在弹性保护层31的背面(图1的Z2方向的面)设置有色且不透明的加饰层。该加饰层通过印刷等设置，使得在俯视观察下与配置于静电电容式传感器部20的输入区域15的外侧的非输入区域16重叠。
(面板主体33)
面板主体33形成俯视观察下覆盖静电电容式传感器部20那样的矩形。面板主体33用非导电性且具有硬性的材料构成。作为这样的材料，例如能够举出聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、其他丙烯酸树脂、玻璃。面板主体33如以下叙述那样设定厚度，使得第2电极列L21～L26和第3电极列L31～L36在上下方向上空开给定的间隔。此外，面板主体33的光透过性、色、其他性质能够对应于静电电容式输入装置10的规格适宜选择。
(第1电极列和第2电极列)
如图1所示，在静电电容式传感器部20的输入区域15排列多个第1电极21以及多个第2电极22。
静电电容式传感器部20具有基材20b、和形成于基材20b的基材面(Z1侧的上表面)上的多个第1电极21、多个第2电极22以及多个布线26而构成。第1电极21以及第2电极22是形成于输入区域15的具有在XY平面扩展的平面的焊盘状的电极。
第1电极21在Y1-Y2方向(第1方向)上设置间隔地配置多个，Y1-Y2方向上相邻的第1电极21彼此通过细幅的连接部25相互连接，构成第1电极列。如图2所示，5条第1电极列L11、L12、L13、L14、L15在X1-X2方向(第2方向)上相互空开间隔而排列。
第2电极22在X1-X2方向(第2方向)上设置间隔而配置多个，X1-X2方向上相邻的第2电极22彼此通过细幅的桥接部24相互连接，构成第2电极列。在图1和图2所示的结构中，6条第2电极列L21、L22、L23、L24、L25、L26在Y1-Y2方向(第1方向)上相互空开间隔而排列。
如图1和图2所示，多个第1电极列L11～L15和多个第2电极列L21～L26配置成相互交叉。如图3所示，在连接部25与桥接部24交叉的部分，覆盖连接部25地设置交叉部绝缘层35，跨越连接部25以及交叉部绝缘层35地形成桥接部24。第1电极21彼此通过连接部25连接，在X1-X2方向上夹着连接部25而配置的第2电极22彼此通过桥接部24连接。如此地，第1电极21和第2电极22以相互绝缘的状态形成。
如图1所示，在基材20b的非输入区域16形成分别与第1电极21以及第2电极22连接的多个布线26。这些多个布线26在基材20b的非输入区域16中引绕，连接到用于与外部电路连接的端子部27。
基材20b使用薄膜状的非导电性的树脂材料而形成，例如使用聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、环状聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯树脂等透光性树脂材料。第1电极21、第2电极22以及连接部25使用ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)、SnO2、ZnO等透光性的导电材料形成，通过溅射、蒸镀等薄膜法的形成。此外，桥接部24使用Cu、Ag、Au等金属材料、CuNi、AgPd等合金、ITO等导电性氧化物材料而形成。在布线26以及端子部27中，能够使用Cu、Ag、Au等金属材料、ITO等导电性氧化物材料。
(第3电极列)
如图1所示，在静电电容式输入装置10的输入区域15排列6条第3电极列L31、L32、L33、L34、L35、L36。第3电极列L31～L36形成于基材20a上(图3)。
第3电极列L31～L36分别形成为沿着X1-X2方向(第2方向)延伸的相同宽度的线条状。在图1所示的结构中，6条第3电极列L31～L36在Y1-Y2方向(第1方向)上相互空开间隔而排列。
第3电极列L31～L36配置成在俯视观察下与第2电极列L21～L26分别重叠，进而配置成关于将构成各第2电极列的多个第2电极22相互连接的桥接部24也在俯视观察下重叠。
进而，第3电极列L31～L36在Y1-Y2方向上以与第2电极列L21～L26相同配置间距配置，且配置成俯视观察下，分别相对于对应的第2电极列而重心在Y1-Y2方向上一致。
如图1和图2所示，第3电极列L31～L36分别使Y1-Y2方向上的宽度与桥接部24大致相同。为此，在俯视观察下，第2电极列的各第2电极22具有从对应的第3电极列超出而能够看到的部分。通过将超出量确保给定量以上，能够防止在上下方向上第3电极列介于第2电极列与操作体之间存在从而成为静电电容的变化的妨碍，因此能够确实地进行基于第2电极列的检测。
如图3所示，在上下方向上，第3电极列L31～L36在与静电电容式传感器部20隔着面板主体33、第2粘接层32b、基材20a而配置，配置在比包含第2电极列的20更靠弹性保护层31的上表面31a侧。
设有第3电极列L31～L36的基材20a与静电电容式传感器部20中的基材20b同样都是使用薄膜状的非导电性的树脂材料而形成。第3电极列L31～L36与第1电极21、第2电极22、以及连接部25同样都是使用ITO、SnO2、ZnO等透光性的导电材料而形成。
虽未图示，但在基材20a的非输入区域16形成有与第3电极列L31～L36分别连接的多个布线，这些多个布线在非输入区域16中引绕，连接到用于与外部电路连接的端子部(不图示)。
(静电电容的变化)
在将5条第1电极列L11～L15设定成驱动电极时，将6条第2电极列L21～L26以及6条第3电极列L31～L36分别设定成接收电极，在将5条第1电极列L11～L15设定成接收电极时，将6条第2电极列L21～L26以及6条第3电极列L31～L36分别设定成驱动电极。在这些的哪一者的结构中，都在第1电极列L11～L15的各自与第2电极列L21～L26的各自间形成静电电容，关于该静电电容，通过相对于操作面而操作体接近或远离而形成于操作体与接收电极之间的静电电容进行耦合，从而在静电电容中发生变化，基于在XY平面内发生静电电容的变化的位置来检测操作面内的操作体的位置。
如图4所示，第1电极列L11～L15、第2电极列L21～L26以及第3电极列L31～L36与多工器41连接，在多工器41连接驱动电路42和检测电路43。在多工器41、驱动电路42以及检测电路43连接控制它们中的处理的控制部44(控制电路)。
多工器41按照来自控制部44的指示信号来在第1电极列L11～L15、第2电极列L21～L26以及第3电极列L31～L36当中被设定成驱动电极的电极列连接驱动电路42，在被设定成接收电极的电极列连接检测电路43。检测电路43中的检测结果保存在控制部44所具备的存储部，在控制部44中，基于检测结果来执行静电电容的比率、其他的运算。
例如，若对作为驱动电极的第1电极列L11～L15从驱动电路42依次施加电压，则在矩形波的上升沿和下降沿的定时，在作为接收电极的第2电极列L21～L26以及第3电极列L31～L36分别流过电流，将该检测电流给到检测电路43。在检测电路43中，将检测电流变换为电压，进行积分/放大，进而进行A/D变换，并作为检测结果输出到控制部44。
在操作者进行输入操作时，在使手指、手等操作体接触或接近弹性保护层31的上表面31a(操作面)的输入区域15的情况下，在第2电极列L21～L26当中与操作体近邻的电极列，形成于第2电极22与操作体之间的静电电容和相邻的第2电极22与第1电极21之间的静电电容进行耦合。为此，在操作体接触或接近的第2电极22中检测到的静电电容的值中发生变化。如后述那样，基于该变化量ΔC2来检测操作面的法线方向上的位置(高度位置)。
关于第3电极列L31～L36，也是在使手指、手等操作体接触或接近弹性保护层31的上表面31a(操作面)的输入区域15的情况下，形成于近邻第3电极列与操作体之间的静电电容和相对于第3电极列L31～L36当中与操作体近邻的电极列(近邻第3电极列)在俯视观察下交叉的第1电极列L11～L15的任一者与近邻第3电极列之间的静电电容进行耦合。为此，在近邻第3电极列(操作体接触或接近的第3电极列L31～L36的任一者)中检测到的静电电容的值中发生变化。如后述那样，基于该变化量ΔC1来检测操作面的法线方向上的位置(高度位置)。
在此，如图3所示，第2电极列L21～L26和第3电极列L31～L36隔着由非导电性材料构成的基材20a、第2粘接层32b、面板主体33以及第3粘接层32c而上下配置。换言之，在上下方向上，第2电极列L21～L26和第3电极列L31～L36隔着非导电性材料而空开给定的间隔配置。该给定的间隔(第2电极列与第3电极列的间隔)被设定得比第1电极列L11～L15与第2电极列L21～L26的上下方向上的间隔大，设为第1电极列L11～L15与第2电极列L21～L26的间隔的给定倍。
在这样的结构中，在将操作体的操作所引起的第1电极列L11～L15与第3电极列L31～L36之间的静电电容的变化量设为ΔC1、将操作体的操作所引起的第1电极列L11～L15与第2电极列L21～L26之间的静电电容的变化量设为ΔC2时，如图5的(a)所示，相对于操作体到第3电极列L31～L36的上表面(Height Based on the top electrode)的距离(图5的(a)的横轴(单位mm))，2个变化量ΔC1、ΔC2对应于第2电极列L21～L26与第3电极列L31～L36的上下方向的间隔等而示出不同的变化。在此，在图5的(a)中，以白圆印记的虚线表示变化量ΔC1，以黑圆印记的实线表示变化量ΔC2。
若进一步将2个变化量ΔC1、ΔC2的比率ΔC1/ΔC2相对于操作体到第3电极列的上表面的距离进行绘制，则如图5(b)所示成为直线状的关系，操作体相对于操作面的距离越小，则上述比率越小。因而，能够基于该直线来正确地检测(算出)Z1-Z2方向(相对于操作面的法线方向)上的距操作面的高度位置以及操作面内的位置。特别是通过使用该比率ΔC1/ΔC2，能够排出操作面的面方向上的操作体的面积的大小的影响，能够精度良好地检测距操作面的高度位置、在操作面的面内对应的位置(面内位置)的绝对值。
在此，图5的(a)、(b)示出的是如下那样设定各层的尺寸的结构的仿真结果。厚度是Z1-Z2方向的尺寸。
弹性保护层31：厚度1.0mm
第1粘接层32a：厚度0.1mm
第3电极列L31～L36：Y1-Y2方向的宽度0.20mm、厚度20nm
基材20a：厚度0.05mm
第2粘接层32b：厚度0.1mm
面板主体33：厚度3.00mm
第3粘接层32c：厚度0.175mm(最大)
第1电极列L11～L15：对角线长度6.20mm(X1-X2方向以及Y1-Y2方向的长度)、厚度20nm
第2电极列L21～L26：对角线长度6.20mm(X1-X2方向以及Y1-Y2方向的长度)、厚度20nm
基材20b：厚度0.05mm
以下说明变形例。
在上述实施方式中，第2电极列L21～L26配置在第1电极列L11～L15的同层，且配置成在桥接部24跨过第1电极列L11～L15的上侧，进而在上下方向(操作面的法线方向)上，配置在比第3电极列L31～L36更靠近第1电极列L11～L15的位置。与此相对，只要能够在上下方向上将第2电极列L21～L26配置在比第3电极列L31～L36更靠近第1电极列L11～L15的位置，就还能够设为在上下方向上将第2电极列L21～L26配置在第1电极列L11～L15的上侧或下侧的结构。
此外，在第1电极列L11～L15分别所延伸的方向(Y1-Y2方向(第1方向))上，相互对应的第2电极列和第3电极列的重心一致，只要在俯视观察下第2电极列比第3电极列超出给定量以上而能够看到，第2电极列和第3电极列的平面形状就并不限定于上述实施方式的形状。例如还能够取代上述实施方式的第3电极列L31～L36而使用图6所示的平面形状的第3电极列L131～L136。在此，图6是表示将变形例1中的第3电极列L131～L136运用于上述第1实施方式的静电电容式传感器部20的示例的俯视图。在图6中，为了明确与桥接部24的位置关系而仅将第3电极列L131～L136当中L132用虚线示出。
在图6所示的第3电极列L131～L136中，多个第3电极123a沿着X1-X2方向相互空开间隔而配置，且通过沿着X1-X2方向延伸的细幅的连结部123b相互连结。第3电极123a在俯视观察下是与第2电极22相似形状，且配置成与对应的第2电极22重心一致。进而，第3电极123a设为在俯视观察下对应的第2电极22超出给定量以上而能够看到的小的形状。此外，连结部123b具有俯视观察下与桥接部24重叠那样的与桥接部24大致相同宽度。
作为在第1电极列L11～L15分别延伸的方向(Y1-Y2方向(第1方向))上相互对应的第2电极列和第3电极列的重心一致的结构，还能如图7所示，第3电极列相对于对应的第2电极列在X1-X2方向上错开。在此，图7是表示将变形例2中的第3电极列L231～L236运用于上述第1实施方式的静电电容式传感器部20的示例的俯视图。在图7中，为了明确与桥接部24的位置关系，仅将第3电极列L231～L236当中的第3电极列L232用虚线示出。
在图7所示的第3电极列L231～L236中，多个第3电极223a沿着X1-X2方向空开间隔而配置，且通过沿着X1-X2方向延伸的细幅的连结部223b相互连结。第3电极223a在俯视观察下是与第2电极22相同形状，且配置在X1-X2方向上相邻的2个第2电极2的中间的位置。连结部223b具有在俯视观察下与桥接部24重叠那样的与桥接部24大致相同宽度。根据该结构，第3电极223a和第2电极22是相同面积，在俯视观察下，第2电极22能够将超出而能够看到的量确保给定量以上。因而，在第2电极列和第3电极列两方，能够扩大接收电极，能够更正确地检测静电电容变化，因此能够与上述第1实施方式同样地基于静电电容的变化量来精度良好地检测操作面的法线方向上的高度位置的绝对值，此外，还能够基于发生静电电容的变化的位置来精度良好地检测离开操作面内的位置。
<第2实施方式>
图8是表示第2实施方式所涉及的静电电容式输入装置310的结构的截面图。第2实施方式所涉及的静电电容式输入装置310取代第1实施方式中的弹性保护层31而设置弹性层331以及保护层336，除此以外具备与第1实施方式同样的结构。对与第1实施方式同样的结构标注相同符号进行说明。图8是与图3对应的位置处的截面图。图9的(a)是表示相对于第3电极列的上表面的操作体的高度(横轴)与静电电容的变化量(纵轴)的关系的图表，(b)是表示相对于第3电极列的上表面的操作体的高度(横轴)与静电电容的变化量的比率(纵轴)的关系的图表。在第2实施方式中，也与第1实施方式同样，在第1电极列L11～L15的各自与第2电极列L21～L26的各自之间形成静电电容，关于该静电电容，通过相对于操作面而操作体接近或远离，形成于操作体与接收电极之间的静电电容进行耦合，由此在静电电容中发生变化，基于该变化量来检测操作面的法线方向上的高度位置，基于发生变化的位置来进行操作面内(XY平面内)的位置检测。
如图8所示，在第2实施方式的静电电容式输入装置310中，从面板主体33上向上侧依次配置、形成弹性层331(弹性变形层)、设于基材320a上的第3电极列L332、以及保护层336。虽未图示，但在第2实施方式中，具备6条与第1实施方式的第3电极列L31～L36同样的结构的在X1-X2方向上延伸的第3电极列，图8所示的第3电极列L332与第1实施方式的第3电极列L32对应。
保护层336和第3电极列L332隔着第1粘接层332a而贴合，基材320a和弹性层331隔着第2粘接层332b而贴合，进而，弹性层331和面板主体33隔着第3粘接层332c而贴合。静电电容式传感器部20以及面板主体33是与第1实施方式同样的结构，隔着第3粘接层32c而贴合。弹性层331配置于第3电极列L332、与第1电极列L11～L15以及第2电极列L21～L26之间。
弹性层331、基材320a以及3个粘接层332a～332c用与第1实施方式的弹性保护层31、基材20a以及3个粘接层32a～32c分别同样的材料构成。弹性层331的厚度对应于静电电容式输入装置310中设想的按压力来设定。
保护层336用非导电性且具有硬性的材料构成，例如使用聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、其他丙烯酸树脂、玻璃。
在此，各层的尺寸如下那样设定。
保护层336：厚度0.5mm
第1粘接层332a：厚度0.1mm
第3电极列：Y1-Y2方向的宽度0.20mm、厚度20nm
基材320a：厚度0.05mm
第2粘接层332b：厚度0.1mm
弹性层331：厚度2.5mm
第3粘接层332c：厚度0.1mm
面板主体33：厚度3.00mm
第3粘接层32c：厚度0.175mm(最大)
第1电极列L11～L15：对角线长度6.20mm(X1-X2方向以及Y1-Y2方向的长度)、厚度20nm
第2电极列L21～L26：对角线长度6.20mm(X1-X2方向以及Y1-Y2方向的长度)、厚度20nm
基材20b：厚度0.05mm
根据这样的结构，若对作为操作面的保护层336的上表面336a赋予下方向的按压力，弹性层331就向下方向收缩地弹性变形。由此，如图9的(a)、(b)所示，操作体来到比按压操作前的位置低的横轴的负的区域。
如图9的(a)所示，相对于操作体到第3电极列的上表面(Height Based on thetop electrode，基于顶部电极的高度)的距离(图9的(a)的横轴(单位mm))，静电电容的变化量ΔC1、ΔC2示出不同的变化。进而，ΔC1与ΔC2的比率ΔC1/ΔC2如图9(b)所示，在横轴的负的区域和正的区域各自成为直线状的关系。因而，操作体相对于操作面的距离越小，则上述比率越小，该倾向在负的区域中也同样。在此，在图9的(a)中，用白圆印记的虚线表示变化量ΔC1，用黑圆印记的实线表示变化量ΔC2。
因此，在操作体未与操作面接触的状态、正接触的状态、以及正对操作面施加按压力的状态的任一者下，能够基于上述直线来正确地检测Z1-Z2方向(相对于操作面的法线方向)上的距操作面的高度位置(相对于操作面的法线方向的位置)。然后，通过使用该比率ΔC1/ΔC2，能够排出操作面的面方向上的操作体的面积的大小的影响，能够精度良好地算出距操作面的高度位置(相对于操作面的法线方向的位置)的绝对值。此外，能够配合静电电容式传感器部20所检测的在操作面的面内对应的位置(面内位置)来精度良好地算出相对于操作面的三维坐标的绝对位置。
对本发明参考上述实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够以改良为目的或在本发明的思想的范围内进行改良或变更。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明所涉及的输入装置在操作者使手指等操作体接近或接触操作面时，不管接触面积的大小如何都能够正确地检测相对于操作面的法线方向的绝对的位置信息，在这点上有用。
符号说明
10 静电电容式输入装置
15 输入区域
16 非输入区域
20 静电电容式传感器部
20a、20b 基材
21 第1电极
22 第2电极
24 桥接部
25 连接部
26 布线
27 端子部
31 弹性保护层
31a 上表面(操作面)
32a、32b、32c 粘接层
33 面板主体
35 交叉部绝缘层
41 多工器
42 驱动电路
43 检测电路
44 控制部
123a 第3电极
123b 连结部
223a 第3电极
223b 连结部
310 静电电容式输入装置
320a 基材
331 弹性层
332a、332b、332c 粘接层
336 保护层
336a 上表面(操作面)
L11、L12、L13、L14、L15 第1电极列
L21、L22、L23、L24、L25、L26 第2电极列
L31、L32、L33、L34、L35、L36 第3电极列
L231、L232、L233、L234、L235、L236 第3电极列
L332 第3电极列。

Claims (10)

1.一种输入装置，具备进行基于操作体的操作的操作面，所述输入装置的特征在于，
所述操作面具有第1方向和与所述第1方向交叉的第2方向，
所述输入装置具备：
分别沿着所述第1方向延伸且相互空开间隔而配置的多个第1电极列；
沿着所述第2方向分别延伸且相互空开间隔而配置的多个第2电极列；和
分别沿着所述第2方向延伸且相互空开间隔而配置的多个第3电极列，
在所述操作面的法线方向上，所述多个第3电极列配置在比所述多个第2电极列更靠近所述操作面的位置，
在沿着所述法线方向观察时，所述第2电极列具有从对应的所述第3电极列超出而能够看到的部分，
在将所述多个第1电极列设定成驱动电极时，将所述多个第2电极列以及所述多个第3电极列分别设定成接收电极，在将所述多个第1电极列设定成接收电极时，将所述多个第2电极列以及所述多个第3电极列分别设定成驱动电极，
将所述操作体的操作所引起的所述多个第1电极列与所述多个第3电极列之间的静电电容的变化量设为ΔC1，将所述操作体的操作所引起的所述多个第1电极列与所述多个第2电极列之间的静电电容的变化量设为ΔC2，基于所述变化量ΔCl与所述变化量ΔC2的比率ΔCl/ΔC2来算出相对于所述操作面的所述操作体的所述法线方向的位置。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，
所述操作体相对于所述操作面的距离越小，所述比率ΔC1/ΔC2取越小的值。
3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
在所述法线方向上，所述多个第2电极列配置在比所述多个第3电极列更靠近所述多个第1电极列的位置。
4.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
所述多个第2电极列和所述多个第3电极列在所述第1方向上的配置间距相互相同。
5.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
在所述第1方向上，所述第2电极列的重心和所述第3电极列的重心一致。
6.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
在所述法线方向上，在比所述多个第3电极列更靠所述操作面侧形成弹性变形层。
7.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
在所述法线方向上，在所述多个第3电极列与所述多个第2电极列之间形成弹性变形层。
8.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
在对所述操作面进行基于所述操作体的按压操作时，对所述操作体算出所述法线方向上的距所述操作面的高度位置以及所述操作面的面方向上的位置。
9.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
对所述与操作面分开的所述操作体算出所述法线方向上的距所述操作面的高度位置以及在所述操作面中对应的位置。
10.根据权利要求1或2所述的输入装置，其特征在于，
基于所述多个第1电极列与所述多个第2电极列之间的静电电容来检测所述操作面的面内位置。
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